蔬菜—土壤系統重金屬污染現狀及防治措施

黃東風 王忠瑋 王利民 李衛華 邱孝煊 羅濤

摘要：本文闡述了蔬菜-土壤系統重金屬的污染現狀，總結了當前蔬菜-土壤系統重金屬污染防治的主要措施，最后提出了蔬菜-土壤系統重金屬污染方面今后的若干研究方向，旨在為蔬菜-土壤系統重金屬污染方面的進一步深入研究提供借鑒。

關鍵詞：蔬菜-土壤系統；重金屬污染；現狀；控制措施

中圖分類號：X53文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016） 06（a）-0000-00

植物-土壤系統是陸地生態系統物質能量循環的核心樞紐[1]。當外源重金屬污染土壤后，重金屬污染物通過植物根系吸收，并向植物的莖、葉等器官遷移、累積；或經過土壤徑流或淋溶作用向水體遷移，導致水環境污染。當人們食用受污染的農產品或飲用水時，這些重金屬污染物即進入人體，當這些有毒有害的重金屬元素在人體內累積到一定程度時，即對人體健康產生嚴重威脅。隨著現代化工業的快速發展，其產生的廢氣、廢水、廢渣及其城市生活垃圾的排放日益增多，廣大農民為了追求高產量而超大量地施用某些含重金屬的化肥和農藥，這些因素極大地推動著農業生態環境污染日益加劇，農產品重金屬污染危害人體健康的事件也屢見不鮮。例如，1931年發生在日本的“骨癌病”或“痛痛病”，就是由于當地人們長期食用受重金屬Cd污染的農產品和飲用水引起的。又如，長期食用受As污染的蔬菜，人體的多個器官極易誘發各種癌癥[2]。蔬菜是人們日常生活中必不可少的植物性農產品，而且蔬菜的日食用量隨著人民生活水平的提高而不斷增加，因此通過食用蔬菜途徑而進入人體的重金屬風險日益提高。據報道[2]，人體中的重金屬Cd大約有70%來源于日常蔬菜食用。因此，開展蔬菜-土壤系統的重金屬污染及其防治措施的研究，對促進蔬菜生產的持續發展，保障蔬菜食用安全具有重要的現實意義。

1 蔬菜-土壤系統重金屬污染現狀

1.1菜地土壤重金屬污染現狀

據研究[3]，工業“三廢”（廢水、廢氣、廢渣）、城鎮垃圾、交通運輸等是菜地土壤重金屬的主要污染源；尤其是工業廢水，其成份復雜，通常包含多種有毒有害的重金屬元素，被人們普遍認為是菜地土壤重金屬的最主要來源。據報道，目前我國菜地土壤受重金屬污染的元素主要包括Cd、Hg、Pb、As、Cr、Cu等[4]。例如，據對南京郊區蔬菜基地土壤重金屬的抽樣檢測結果，處于安全等級的土壤樣品僅占40%，已經受到污染的土壤占30%，主要重金屬污染元素包括Pb、Cr、Cu、Zn、Mn[5，6]。據農業部對我國 24個省（市）城郊、污水灌溉區、工礦等經濟發展較快地區320個重點污染區的監測結果，土壤重金屬含量超標的大田農作物種植面積為48.5萬hm2，約占調查總面積的16%；尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其復合污染最為突出[7]。由此可見，我國大多數城市郊區的菜地土壤的重金屬污染現狀嚴峻，其中污染最為普遍的是Cd，污染面積近1000萬hm2，其次是Pb、Zn、Cu、Hg等[8]。

1.2蔬菜重金屬污染現狀

由于土壤的重金屬污染形勢嚴峻，蔬菜產品的重金屬污染問題也日益倍受國內外政府和人民的關注。如Singh 等[9]報道了新德里郊區的菠菜樣品受重金屬污染嚴重，多種重金屬（如Cu、Zn、Pb、Cd 等）的質量分數超過當地的限量標準，超標比例幅度在13%～100%；George等[10]調查了澳大利亞Boolaroo地區蔬菜重金屬污染現狀的結果表明，該地區生產的蔬菜產品中Pb、Cd含量幾乎都超過該國的限量標準。我國蔬菜產品的重金屬污染問題也不容樂觀[11，12]。周東美等[13]的調查結果表明，北京市蔬菜基地生產的果蔬產品的重金屬超標率達30%。據周藝敏等對天津市郊生產的蔬菜產品的抽樣檢測結果顯示，所有蔬菜樣品都檢出含有重金屬，其中被測的蔬菜樣品中有40%的鎘含量超標[14]。王艷莉等[15]的調查結果表明，南京市郊的葉類蔬菜受重金屬的污染普遍較嚴重，而豆類蔬菜受Hg污染尤其突出，其Hg含量最高超標12.4倍。李桂麗等[16]調查了西安市蔬菜產品的重金屬污染現狀的結果表明，Pb是該市蔬菜產品的主要污染物，超標率高達77.5%；其次是Hg、Cr的污染。韋偉等[17]對貴州省清鎮市蔬菜樣品的檢測結果表明，蔬菜的Cd、Pb、Hg嚴重超標，Cr、As也有出現超標現象。王輝等[18]調查了洛陽市蔬菜重金屬污染現狀的結果顯示，蔬菜受Pb污染比較嚴重，其超標率為36.3%。羅曉梅[19]調查了成都地區蔬菜重金屬污染情況發現，鎘是該地區的主要污染元素，超標率為29.4%，鎘含量最高超標5.6倍。劉堯蘭等[20]調查了環鄱陽湖區蔬菜重金屬污染現狀的結果表明，該區蔬菜重金屬污染較為嚴重，其中葉菜類超標率大于50%，尤其是白菜受Pb污染最為嚴重，超標率高達85.2%。此外，鄭州市[21]、東莞市[22]、廣州市[23，24]、蘭州市[25]等城市也開展了蔬菜重金屬污染現狀調查，結果也不同不容樂觀。

據此，目前我國大多數城市郊區的蔬菜-土壤系統重金屬污染形勢嚴峻，重金屬元素在蔬菜產品中的累積均已明顯呈現，部分已達到了較高的污染水平，極大地威脅了人們的身體健康。因此，開展蔬菜-土壤系統的重金屬污染治理工程已經迫在眉睫。

2 蔬菜-土壤系統重金屬污染防治措施

當前蔬菜-土壤系統的重金屬污染防治措施概括起來主要包括以下幾方面：一、加強重金屬污染源頭控制。首先，應該加強工業“三廢”的達標排放控制，從源頭上堵截工業“三廢”中的重金屬向蔬菜-土壤系統排放；其次，應該加強農業有機廢棄物農用的重金屬含量監測，對于重金屬超出限量標準的有機廢棄物應嚴禁將其做為有機肥料施入蔬菜-土壤系統中；此外，對于某些重金屬含量較高的化肥、農藥品種，應該禁止在蔬菜生產中使用。二、減少蔬菜吸收重金屬的過程阻截技術研發與應用。首先，應加強土壤重金屬原位鈍化/固定技術研究與應用，篩選出能夠顯著鈍化/固定土壤重金屬的鈍化劑品種，并根據是不同鈍化劑對某些重金屬元素的專一鈍化特性，研發能夠同時鈍化多種重金屬的復合鈍化劑產品，增加多種重金屬復合污染菜地的治理效率。其次，加強土壤環境和耕作制度調控土壤重金屬生物有效性的技術研發。通過調節土壤的pH、水分、Eh等土壤環境狀況，改變土壤重金屬的賦存狀態，降低土壤重金屬的生物有效性，減少蔬菜對重金屬的累積。通過不同作物品種的間作、套作或輪作，減少食物鏈作物對土壤重金屬的吸收量。三、加強不同蔬菜品種的合理布局。不同品種蔬菜，同一品種不同品系的蔬菜對土壤重金屬的富集作用存在著較大的差異，根據污染程度不同的菜地土壤選擇富集能力不同的蔬菜品種種植，可望實現在輕中度重金屬污染菜地中生產出符合食品安全標準的農產品。

3研究展望

蔬菜-土壤系統的重金屬污染現象目前在我國各大城市均已較為普遍存在，尤其是在工業發達和人口密集地區更為突出。雖然目前對蔬菜或土壤的重金屬污染問題有了比較多的調查研究，并提出了一些較為有效地降低蔬菜重金屬累積的防治措施，但是現有的大多數調查研究僅是單獨進行菜地土壤取樣檢測、市場上蔬菜樣品或田間菜地抽樣檢測，能夠將蔬菜-土壤做為一個系統成組抽樣檢測，并進行系統、全面的調查研究尚不多見，因此今后應該加強不同蔬菜產區蔬菜-土壤系統成組抽樣檢測，研究同一塊蔬菜產地不同蔬菜品種對土壤中不同重金屬元素的吸收富集能力的差異性，合理布局蔬菜品種的生產，為在輕中度重金屬污染菜地生產出安全農產品提供科學依據。采用重金屬鈍化/固定劑來減少菜地土壤中重金屬元素的作物有效態含量，以減少蔬菜體對土壤重金屬的吸收量，保障蔬菜產品食用安全性，是輕中度重金屬污染菜地農業安全利用的一種經濟且行之有效的措施，但是使用重金屬鈍化/固定劑只是改變土壤重金屬的賦存形態，并沒有削減土壤重金屬的總量，當土壤環境條件發生變化，之前被鈍化/固定的植物無效態重金屬可能重新轉化成有效態，因此，今后應該加強重金屬鈍化/固定劑長期施用的鈍化修復效果穩定性評估及其菜地土壤生態環境效應研究，為輕中度重金屬污染菜地的原位鈍化/固定修復技術提供必要的技術支撐。此外，應該加強重金屬污染源頭控制，從源頭上削減外源重金屬向蔬菜-土壤系統的輸入量；加強產業結構的優化構建，發展農業廢棄物多級循環利用技術，減少污染物的產生與排放。

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